(57)【要約】【課題】  電子部品を１６００℃付近の高温度域で長期間焼成しても満足できる強度を維持できるとともに、焼成対象である電子部品等の汚染が少ないジルコニア質緻密道具材及びその製造方法を提供すること。【解決手段】  ３ｍｏｌから１０ｍｏｌのイットリア安定化ジルコニア原料を単味もしくは複合して混合し、成形後高温焼成することにより１６００℃付近の高温度域においても電子部品と反応し難く、長期間の使用によっても満足できる強度を維持するジルコニア質緻密道具材及びその製造方法を得ることを要旨とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
３〜１０ｍｏｌ％のイットリアを安定化剤とする部分安定化ジルコニアが主成分であることを特徴とする電子部品焼成用道具材。
【請求項２】
３〜１０ｍｏｌ％のイットリアを含有する部分安定化ジルコニアの１種あるいは２種以上を原料として使用することを特徴とする電子部品焼成用道具材の製造方法。
【請求項３】
鋳込み成型法によって成型することを特徴とする請求項２に記載のジルコニア質電子部品焼成用道具材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【技術分野】
【０００１】本発明は、誘電体、積層コンデンサ、セラミックコンデンサ、圧電素子、サーミスタ等の電子部品を焼成する際に用いる、セッター、棚板、匣鉢等の電子部品焼成用ジルコニア質緻密道具材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】電子部品焼成用道具材は、耐熱性や機械的強度の他に、被焼成物であるセラミック電子部品と反応しないことが要求される。誘電体等の電子部品が焼成用道具材と接触し反応すると、融着したり、電子部品の組成変動によって特性低下が生ずる等の問題点がある。通常はこれらの電子部品焼成用道具材として、熱間強度が高く、耐熱スポーリング性の良好なアルミナ・ムライト系材料が使用される。しかしこのアルミナ・ムライト系道具材は電子部品との反応が起こり易く、この反応を防止するために、基材表面にジルコニアを被覆する方法が採用されている。また、道具材が多孔体の場合、セラミック電子部品成分が浸透し易くなり、道具材の耐用の低下を引き起こす。【０００３】ジルコニアは基材との反応性は低いが、１１００℃近辺で単斜晶から正方晶への相変化が起こり、繰り返し熱サイクルが生ずる使用環境下では、相変態に伴う大きな熱膨張変化を生ずる。その結果、電子部品焼成用道具材に膨張や収縮が起こり、強度が著しく低下しやすいという問題点が発生する。このような相変態を避けるために、部分安定化又は安定化ジルコニアが使用される。しかし、安定化ジルコニアにおいては、被焼成物に水分が含有される場合や焼成ガス中など、水蒸気が存在する雰囲気で１００〜４００℃程度の温度に保持されると、安定化されているはずの正方晶ジルコニアが単斜晶ジルコニアに相転移し、カルシア等の安定化剤が脱安定化し、膨張や収縮により強度の著しい低下や粉化現象が起こる。例えば、１５０℃水中において２４時間保持した場合、正方晶から単斜晶への転移量は６０％に達する場合もある。この脱安定化現象は安定化ジルコニアの水蒸気劣化として知られている。【０００４】また、特に蛍光体原料など液体原料を処理する場合、不純物が存在すると発光効率が低下するが、微量の不純物が発光効率の向上や長期間使用による劣化スピードを減少させることもあり、不純物の種類や量は蛍光体により異なる。この場合に使用される坩堝形状では溶媒の蒸発により多孔体では汚染され易くなる。例えばアルミン酸塩蛍光体のように１２００〜１６００℃付近で処理されるものにはアルミナ緻密坩堝が使用されるが、不純物がアルミナ緻密体成分とも反応する場合がある。【０００５】従来電子部品との反応を防止するために、例えば特開２００３−２３８２４６号公報記載のジルコニア質道具材が考案されている。このジルコニア質道具材は、焼成温度が１３００〜１６００℃程度であり１６００℃付近で焼成される電子部品の焼成には適さない。【０００６】カルシアを安定化剤として使用する場合、１５００℃以上の温度域においてはカルシアが粒界に析出し１６００℃付近の温度域では成形体が溶融するため適していない。また、道具材が多孔体の場合、気孔に電子部品成分が浸透し易く、繰り返し熱サイクルにおいて道具材と反応が起こり長期間の使用が困難になる。また、１６００℃付近の高温での繰り返し熱サイクルにおいてはカルシア等の安定化剤は脱安定化し易い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】本発明は、セラミック電子部品成分と耐反応性が高く、高温での強度に優れたイットリア安定化ジルコニア原料を使用し、１６００℃付近の温度域での長期間の使用によっても満足できる緻密体を製造することで、電子部品等の汚染が少なく、強度低下のない電子部品焼成用ジルコニア質緻密道具材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上記目的を達成するために、本発明は３ｍｏｌ以上のイットリア安定化ジルコニア原料を混合し、プレス成形若しくは鋳込み成形によって成形する。この時製造方法は鋳込み成形の方が好ましい。成形後１６００℃以上の温度域で焼成させることで１６００℃付近の温度域において電子部品成分と反応し難く、ジルコニア緻密体の強度を長期間維持する電子部品焼成用ジルコニア質緻密道具材を得ることを要旨とする。この時のイットリア安定化ジルコニア原料の中心粒径は５ミクロン以下が好ましく、さらに詳しくは１ミクロン以下が好ましい。【０００９】イットリアが３ｍｏｌ以下の場合、１６００℃付近の温度域での繰り返し熱サイクルにおいて著しく安定化率の低下が起こり、長期間の使用が困難である。ジルコニア原料の中心粒径が５ミクロン以上の場合、緻密体になり難く被焼成物が浸透し易くなり長期間の使用が困難である。また、プレス成形においては、坩堝形状などを作製する場合、原料が均一に充填し難い。【００１０】次にジルコニア質緻密道具材及びその製造方法について説明する。３ｍｏｌ以上のイットリア安定化ジルコニア原料を混合した後、水と分散剤、有機バインダーを加えて混合しスラリーとした後、石膏型に鋳込んで成形することが多いが、スラリーをスプレードライヤーにて造粒することによって、プレス成形することも可能である。【００１１】鋳込み成形を行う場合、成形体の石膏型との接触面に、石膏型に含まれる成分が付着する。この成分が安定化率の低下に影響する場合があるため、成形体と石膏型接触面に予めコートを施すなどの前処理が必要である。【００１２】焼成時においては、低温での脱バイ工程を十分に取らないと割れによる歩留まりの低下を引き起こす。また、１６００℃付近の温度域での長期間の使用によっても満足できる強度を維持させるために高温焼成を行う必要があるが、ガス中に含まれる水蒸気や炉内雰囲気などによってジルコニア緻密体が水蒸気劣化を引き起こし易くなり、焼成体の緻密化を阻害するため最適な焼成条件の検討が必要である。【００１３】本発明においては３〜１０ｍｏｌのイットリア安定化ジルコニア原料を用いて電子部品焼成用ジルコニア質緻密道具材を製造する。ｍｏｌ数の異なる原料同士を混ぜて使用することも可能である。ジルコニアの安定化率は、ジルコニア中に含まれる安定化剤の量の、完全安定化ジルコニアにおける安定化剤含有量に対する割合で表され、イットリアの場合は、重量比で８重量％、ｍｏｌ比で４．５ｍｏｌ％が完全安定化量とされている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】以下に本発明の実施例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にする。【００１５】３ｍｏｌ以上のイットリア安定化ジルコニア原料を混合し、溶媒として水を用いポットミル中において混合・粉砕・分散し、スラリーを作製した。得られたスラリーを石膏型により鋳込成形し、１６００℃以上で焼成しジルコニア質緻密道具材を得た。得られたジルコニア質緻密道具材の特性を表１に示す。【００１６】（実施例１）
３ｍｏｌのイットリア安定化ジルコニア原料を配合し、上記記載の方法でジルコニア質道具材を得た。この時の焼成温度は１７００℃である。【００１７】（実施例２）
８ｍｏｌのイットリア安定化ジルコニア原料を配合し、上記記載の方法でジルコニア質道具材を得た。この時の焼成温度は１７００℃である。【００１８】（実施例３）
３ｍｏｌのイットリア安定化ジルコニア原料を４０重量％と１０ｍｏｌのイットリア安定化ジルコニア原料を６０重量％配合し、上記記載の方法でジルコニア質道具材を得た。この時の焼成温度は１７００℃である。【００１９】長期間の使用における強度比較については、４０×４０×５ｍｍのサンプルを用いて、熱サイクル試験前後の安定化率と曲げ強度の差で評価した。室温から１６００℃まで昇温させ、１６００℃で５時間保持し、次いで自然冷却させる試験を５回繰り返した。
また、耐反応性については、φ７０×２６Ｈのサンプルを用いて坩堝内にＰｂＯを主成分とする粉末を１０ｇ入れ坩堝を密封し１２００℃で１０時間保持し坩堝表面の汚染状況の確認および試験前後での坩堝重量の差によってＰｂＯ成分の浸透量を測定した。
【表１】
2006188374.tif 000002
【００２０】（比較例１）
２ｍｏｌのイットリア安定化ジルコニア原料を配合し、上記記載の方法でジルコニア質緻密体を得た。この時の焼成温度は１７００℃である。【００２１】（比較例２）
１５ｍｏｌのカルシア安定化ジルコニア原料を配合し、上記記載の方法でジルコニア質緻密体を得た。この時の焼成温度は１７００℃である。【００２２】（比較例３）
アルミナ純度９９．８％のアルミナ原料を配合し、上記記載のジルコニア質緻密体と同じ製造方法でアルミナ質緻密体を得た。この時の焼成温度は１７００℃である。【００２３】（比較例４）
３ｍｏｌのイットリア安定化ジルコニア原料を配合し、プレス成形でジルコニア質多孔体を得た。この時の焼成温度は１６５０℃である。【００２４】本発明のジルコニア質緻密体は、表１から明らかなように、優れた強度を維持している。これは、最適な製造工程を検討した結果、ジルコニア質緻密体焼成後の水蒸気劣化をなくし、安定化率の低下を抑えているためである。さらに、３ｍｏｌと１０ｍｏｌのイットリア安定化ジルコニア原料を混合させる場合、３ｍｏｌと１０ｍｏｌのイットリア安定化ジルコニア焼成体の粒径の違いや脱安定化速度の差によって結晶粒内を進展するクラックがもつエネルギーを低減させ、クラックを分岐させる効果がある。【００２５】しかし、本発明の内容を満足していない焼結体の強度は劣っていた。これは、３ｍｏｌ以下のイットリア安定化ジルコニア原料で得られた製品は１６００℃付近の温度域において脱安定化の進行速度が速くイットリアが粒界に析出し強度が低下し、粒界に不純物が浸透し易くなるためである。また、ジルコニア質多孔体においては、残存する気孔に不純物が浸透する。【００２６】  ジルコニア質多孔体、アルミナ緻密質坩堝では焼成が困難な電子部品材料を３ｍｏｌから１０ｍｏｌのイットリア安定化ジルコニア原料を用いたジルコニア質緻密道具材を使用して１６００℃前後の温度で処理すると、電子部品原料の特性が向上した。以上の説明のように、３ｍｏｌから１０ｍｏｌのイットリア安定化ジルコニア原料を用いたジルコニア質緻密道具材は１６００℃付近の温度域での長期間の使用によっても満足できる強度を維持し、セラミック電子部品成分との耐反応性に優れる特徴を有する。